探索揭密人类真是宇宙的孤儿吗

　　波兰华沙的哥白尼纪念碑
　　哥白尼说过＂人的天职在勇于探索真理＂。从人类的火种在非洲某个角落点燃开始，无数代人一 直都在寻找奥秘的真相。在人类600万年的发展进程中，有资料记载的历史不过短短的5000多年。在这一过程中，还有我们哪些不知道的事？究竟有没有地外文明的存在？如果有，它会在哪里？在探索未知旅途中，我们又该如何抉择？
　　（尼古拉·哥白尼：著名的 文艺复兴时期 波兰天文学家、数学家、 教会法博士、神父。）
　　广袤的宇宙
　　根据NASA（美国航空航天局） 发射的开普勒太空望远镜观测数据显示，银河系当中至少存在几十亿颗类地行星，平均来说每颗恒星都至少有一颗行星。此外，宇宙中还有几十亿个星系，这意味着类地行星的数量比地球上所有沙滩的沙粒加在一起还要多，如果用数字来体现，总数大约为1000000000000000000000000（10的24次方）。如果把那些奇异环境（比如行星寒冷卫星上的海底世界）也包含进去，那么能够维持生命的世界的数量就会再扩大10倍。
　　装配中的开普勒
　　（开普勒太空望远镜： NASA设计来发现环绕着其他恒星之类地行星的 太空望远镜。）
　　由此可见，宇宙当中肯定有很多能够让人类定居的环境。即便航行速度永远无法超越光速的5%，人类也能在200万年内踏遍整个银河系。银河系的年龄大约是这个时间的6500倍，即135亿年左右，所以，如果一个太空文明在这段时间内逐渐建立起来，那他们肯定早已经占领了银河系，当然也包括地球。
　　既然如此，为什么人类仍旧存在？为什么他们没有取代我们？
　　这个问题最初由意大利物理学家恩利克·费米提出，后来便成为著名的＂费米悖论＂。仔细想想，这其实相当令人费解：就算那些地外生命对太空旅行厌恶至极，我们也不至于连一点儿痕迹都探测不到吧？可以穿梭于太空的那些无线电信号都去哪儿了？为了解答这一难题，人类提出了很多理论，但没有一个令人满意。
　　恩利克·费米
　　（恩利克·费米：美籍 意大利著名物理学家、美国 芝加哥大学物理学 教授，1938年 诺贝尔物理学奖得主。）
　　也许有人会说：或许根本就没有外星生命？或者那些生命压根儿就没有发展出高级智慧？或许其他星球上的生命对地球不感兴趣？等等......
　　但＂或许＂只是我们的猜测，并不能真正解释这个问题。毕竟宇宙是一个很大的地方，即便是天文望远镜也只能窥见银河系的一角。如果有人据此总结得出：＂宇宙中没有地外生命，因为我们还没有探测到。＂，那这个总结就像我们盛了杯海水，发现没有鲸鱼，就说整片海洋中也不存在鲸鱼一样。
　　1961年，天文学家法兰克·德雷克提出了一个依据宜居星球数量、发展出智力和科技的概率、文明的寿命长度等变量来估测＂可能会与我们接触的地外文明的数量＂的公式。
　　可问题在于，我们一直都没能找到可靠的变量来填进这个公式，只能凭空猜测一些数据。这就导致公式的答案会随着猜测数据的不同而千变万化。近几年，由于人类一直在寻找太阳系外的行星，我们终于弄清了这个方程的某些变量到底是多少。
　　每年银河系都会新生两颗恒星，其中大多数都伴有行星。大约有几百亿颗具有宜居环境。公式中比较棘手的变量是出现生命并演化出智慧的概率，以及文明寿命的预期长度。根据取值的不同，德雷克公式答案的跨度非常大：从银河系中只有一个文明（人类自己），到银河系中有几百万个文明，每个数字都有可能出现。考虑到费米悖论，德雷克公式能计算出确切答案的可能不会很大，但这并不必然意味着生命在宇宙中真的很罕见。
　　生命的演化过程
　　地球的年龄高达46亿年（是整个宇宙年龄的1/3）。地球诞生没多久，生命就出现了。其中单细胞所存在的时间要占地球全部历史的80%，而多细胞生物的情况则大不一样。直到地球历史迈入最近的13%时（6亿年前），原始动植物才开始登上历史舞台。
　　而那些比微生物大一些的物种，则又花了几亿年的时间，才逐渐从海洋中繁衍到了陆地上。再之后是哺乳类动物，它们出现于2.5亿年前，而灵长类动物出现于5000万年前，猿类出现于1300万年前，人类则出现于最近的100万年。
　　如果把地球全部的历史压缩进一天之内，那么生命出现于凌晨4点，鱼类出现于晚上10∶24，恐龙出现于夜间11∶15，而人类则出现于深夜11:59。一切有史料记载的历史，全部发生于这一天中最后的0.25秒内。直到午夜的前0.01秒，哥伦布才刚刚开启自己的伟大航程。
　　其实不只是生物学有这种加速发展的趋势，我们的科技也遵循着类似的规律。人类最初的那些科技成果，比如石器工具、生火技巧、兽皮制衣等，足足耗费了数十万年才发展出来。而农业耕种、文字书写、法律法规等成果只用了几千年。
　　对于那些生活在1000年以前的人类来说，他们一辈子也很难见到什么科技变革，甚至有的年代还会出现科技倒退的现象。而对于最近200年内的人类来说，我们不仅利用交通工具摆脱了肉体的束缚，还发明了远超帆船技术的轮船。
　　在轮船的帮助下，那些朝不保夕、动辄数年的旅途被缩短至短短几周。之后铁路技术的出现，让原本困难重重的跨洲出行变成短短几天的休闲之旅。再之后的电报通信和海底电缆技术，能够让信息跑得比人还快，即使传遍全世界也用不了一天的工夫。也正是科技的高歌猛进，给我们带来了走出地球、探索宇宙的机会。
　　难以置信的生命力
　　生命刚刚出现时，地球上的氧气还很稀少。之后，大约在24亿年前，氧气以有毒副产物的形式被某些微生物生成出来。最终当大气中充满氧气的时候，地球上出现了新的生命形式，它们开始利用氧气进行呼吸。当生命在不断适应环境时，它们也在改变着环境。
　　地球的环境并不总是这样友好。在生命刚出现时，我们的星球是一个灼热的、充满放射性的、火山随时喷发的地狱，不断受到来自太空坠物的猛烈撞击。地质学家们根据希腊神话中的＂冥界＂，将这段时期命名为＂冥古宙＂。
　　地球经历了很多个阶段，其中可能包括一个持续数亿年的＂雪球期＂。在此期间，海洋全部结成了冰，从太空看去地球和木星的卫星一样毫无生气。不过，生命幸存了下来。即便是现在，生命也仍在各种极端环境中蓬勃发展着。上至大气层，下至地壳深处，几乎到处都可见细菌的身影。
　　它们能够承受强烈的辐射、高温、高压，也能在强光或无光，甚至没有水源和营养物质的环境中活下来。它们可以在滚烫的酸性水中顽强生存，以火山口喷发的化学物质为食，也能在油井深处茁壮成长，甚至可以在岩石夹缝中依靠矿物质偷生，就连南极冰盖下绵延数英里的严寒也没能杀死它们。
　　这些令人难以置信的生命形式让我们大开眼界，也让我们坚定了在宇宙恶劣条件下生命多样性存在的可能。
　　外星生命需要的基本条件
　　据我们所知，想要形成生命，必须有一个能够让有机化合物稳定存在的环境温度，还要有某种液体充当溶剂（至少我们是这么认为的）。水是一个很理想的可以满足生命必需条件的溶剂，但它可能并不是唯一的。
　　宇宙中有很多地方可以供人类寻找生命，在太阳系内至少就有10颗星球被认为具有地下液态水。（火星、土卫二、木卫三、木卫四、谷神星、土卫一、木卫二、土卫六、海卫一、冥王星。）
　　土卫六表面覆盖着温度比液氮还低的、由碳氢化合物构成的湖泊。我们不能否认，即便是这样严苛的环境，也可能存在某种微生物甚至具有更大形态的生命。如果真的如此，那么它们的化学属性肯定和人类不同。
　　土卫二上的间歇泉会不断地将液体喷射至太空，随后凝结成薄雾状的小冰晶从天而降。NASA的卡西尼号航天器在土卫二的羽流中采集到了盐分，说明它的地下水分和地球上的海洋没有什么不同。如果土卫二上发展出了生命，那么这些生命很有可能是一种会随着喷泉水流被射入太空的微生物，正等着被飞过的航天器收集起来。
　　木卫二冰盖下的含水量比地球上全部海水加起来还要多，这给生命提供了一个更为诱人的生存条件。木卫二的海洋似乎和下面的基岩直接接触，而且木星的引力场让它成为一颗被潮汐锁定的卫星，所以强烈的地质活动可以通过海底环境为火山喷发提供营养物质。
　　木卫二
　　在喷发出大量温暖的养分后，地球海底的火山附近形成了一个非常富饶的环境，这和古代孕育了生命的生态系统十分类似。既然如此，木卫二黑暗的海底世界中会不会已经孕育出了微生物，甚至是多细胞生物？
　　在火星上，考虑到它拥有地下水，而且曾经表面既温暖又湿润，火星以前似乎也出现过生命。既然火星用了几百万年才沦落为一片阴冷干旱的荒漠，那么在这段时间内，会不会有一小部分生命躲进了地下，或者干脆适应了新环境并幸存下来？
　　这个问题目前仍没有确切答案。对火星生命我们只进行过两次探索，即1976年发射的两台海盗号火星探测器。当年，每台探测器都进行了四项天体生物学实验。最终三项实验都失败了，只有一项取得了成效。
　　探测器并没有检测到有机物（生命的重要组成部分）的存在，原因可能是环境中存在高氯酸盐（最近的火星探测任务中检测到了高浓度的高氯酸盐）。加热之后，高氯酸盐会和有机物发生反应，生成氯甲烷和二氯甲烷，这两种物质当年已被海盗号火星探测器成功检测到。综合来看，在被探测器检测到之前，这些有机物可能就已经被破坏了。
　　科学家们曾做过一次实验，他们向阿塔卡马沙漠土壤（和火星土壤成分类似）中加入高氯酸盐，然后让海盗号火星探测器重复当年的任务，结果得到了和火星一样的检测结果。这样看来，火星上可能真的有生命存在？
　　实际上，人类对火星生命的搜寻工作还没有真正开始，而且每执行一次火星任务，我们都能发现更多埋藏在地下的＂避难所＂生态系统。此外，＂避难所＂似乎也不是火星上含有生命的必要条件，看看地球上生活在极端环境中的那些顽强生命你就明白了。
　　当今地球上的某些细菌甚至有可能在火星地表环境中幸存下来，这一点尤其令人兴奋，因为在不断撞击的过程中，偶尔会有一些火星碎片被冲击力带到太空中，在地球上发现的众多陨石中就有132块来自火星。
　　在这些陨石当中，会不会刚好有几颗携带火星生命，并把这些生命送到了远古时代的地球上？ 生命可能会搭着各种顺风车在太空中广泛传播，这种想法大大简化了生命的起源，因为生命仅需萌生一次，之后利用星际彗星在宇宙中四处传播便大功告成。
　　火星陨石
　　难道人类真的起源于万古之前，起源于围绕着另一颗太阳旋转的另一颗行星？
　　的确有这种可能，不过我们根本没必要用这种可能性来解释生命的起源。尽管我们并不会指望生命会突然之间从无到有，但也没证据表明生命是一种罕见的东西。有机分子和氨基酸是生命的基本组成部分，它们几乎无处不在，经常会随着各种陨石降落在地球上。而且氨基酸的合成也并不困难，就像1952年哈罗德·尤里和斯坦利·米勒在某次实验中所证明的那样，氨基酸会在带电环境中自发形成。
　　真正困难的部分是蛋白质的形成。蛋白质通常由成百上千个氨基酸组成，这个数字让它的结构尤为复杂。另外，这些氨基酸需要精确地折叠成错综复杂的三维结构，才能让蛋白质正常工作。从氨基酸转为蛋白质是一个重要的质变。由此看来，蛋白质似乎不太可能突然之间凭空出现，不过对于早期生命来说，如此大规模的蛋白质也并非必需品。只要满足能储存信息、能驱动化学反应来供能、能生育繁殖这几个条件，就能构成一个基础的生命形式。
　　在人类细胞当中，DNA负责储存信息，蛋白质负责驱动化学反应。不过，我们的细胞还会利用一种被称为RNA（核糖核酸）的简单核酸体，在DNA和蛋白质之间充当短期信使。和DNA紧密排列的双螺旋结构不同，RNA是一条能够自发形成的单链，可以同时起到DNA和蛋白质的作用。事实上在某些原始生命（比如病毒）当中，RNA正是这样做的。因此我们可以设想，生命起源于能够自我复制的简单RNA，最终进化成能够执行复杂任务的DNA，并且拥有了生成蛋白质的能力。
　　探索地外文明之路
　　那么，这些外星生命在宇宙中到底有多少呢？宇宙中可能早就挤满了高级文明，只是我们没发现。放眼整个历史，哥白尼原则始终颠扑不破。（哥白尼原则：假定地球在宇宙中并非处于特殊地位。）
　　曾经我们以为地球就是一切，后来我们发现，地球不仅不是宇宙的中心，也不是银河系的中心，甚至都不是太阳系的中心。考虑到我们不知道宇宙中高级文明的数量到底是多如牛毛还是屈指可数，我们可以做出这样一种假设：人类在宇宙中并没什么特别之处，我们的环境也并非独一无二，因此我们并不孤单。
　　即便是德雷克公式给出的较为保守的答案，也意味着银河系内最终会出现至少50种文明。当然，这些文明不会立刻就发展起来。由于进化过程通常需要几十亿年，而科学技术的发展只需要几千年，所以有些文明可能在技术上遥遥领先于人类，还有些文明已经被人类远远甩在了后面，甚至还有些文明尚未问世。
　　如果是第一种情况，那我们将很难发现他们的存在，因为他们较为先进的交流方式无法被人类识别。不过，如果他们的好奇心比较强，那么可能会保留了一些陈旧的无线电探测器，以防有朝一日出现像人类一样较为原始的文明，开始朝着深空不断地发射信号。
　　无线电探测器
　　由于人类的信号微弱得可怜，他们不得不使用非常先进的射电望远镜才能侦测到我们，不过这对于一个高级物种来说应该不成难题。（人类无线电信号衰减的速度非常快，因此我们很难在一光年之外检测到自己发出的信号。）
　　射电望远镜
　　当然，他们也可能相距太远，以至于还没发现我们。尽管人类的广播信号已经在太空中飘荡了大约一个世纪，但这段时间对于银河系来说只是一眨眼的工夫。就像气泡一样，我们的传输范围在太空中形成了一个颇具规模的区域，囊括了500多颗恒星——不过对于太空来说这片区域实在太小，还不到银河系的0.0001%。
　　如果前文提到的50个文明在银河系当中等距分布，那么离地球最近的文明也有几千光年之远。这意味着在相当长的一段时间内，地外文明无法接收到我们的信号。即便困难重重，某些文明也有可能已经听到地球人的声音。如果给他们足够的时间，他们或许会下定决心调查这个声音的来源。
　　中国天眼
　　文明的十字路口
　　如今，人类已经来到宇宙历史的十字路口。经历了几十亿年的物种进化，几千年的科技发展，我们终于拥有了离开地球、移民太空的能力。1964年，天文学家尼古拉·卡尔达肖夫提出了＂卡尔达肖夫指数＂的概念，把宇宙文明分成三个等级：I型文明可以利用其母星的全部能量，II型文明可以利用其所属恒星的全部能量，而III型文明可以利用其所属星系的全部能量。按照这种分类方式，人类文明目前的等级大约为0.7。
　　如果能够保持现有的发展速度，那么人类可以在一两个世纪内达到等级I。当然这并不容易，这意味着我们需要全面完成从化石能源到可再生能源，或者核聚变能源的过渡，从而在根本上改变能源的使用方式。而且这个世界潜在的破坏力正变得越来越强，我们必须想办法生存下去，这也是一个很大的挑战。
　　正如《星际迷航》中斯波克所言：＂从宇宙历史来看，摧毁总是比创造更容易。＂ 宇宙中可能到处散落着那些没能完成等级进化的文明的遗迹。如果人类也失败了，外星考古学家会不会在未来的某一天来到地球，寻找早已消亡多年的人类留下来的遗物？地球上会不会演化出另一种智慧生物，试图完成人类未竟的事业？即便人类没有在某次灾难事件中灭亡，我们也无法保证文明的持续发展。
　　就没有解决的办法吗？答案是有的，人类的寿命很有可能会被延长。更长的寿命对于个体来说显然是一种优势，对群体效率来说也是一种提升。为了养育后代，我们投入了大量的公共资源，所以让他们尽可能久地保存自己学会的社会技能非常合乎逻辑。尽管衰老已经被深深刻进我们的基因，但仍然有许多细胞具有再生能力，因此从根本上来讲永生并不存在障碍。
　　由于从受精卵开始我们的身体就在不断生成更多的细胞，我们理应具有无限繁殖细胞的能力，可现实是我们无法做到这一点，这其实非常奇怪。像鼹鼠、鳄鱼、蛤、龙虾等动物，一辈子都不会出现衰老迹象。2017年，人们捕到了一条长寿的格陵兰睡鲨，其年龄据估高达512岁，它出生时哥伦布大概刚刚航行至美洲。
　　虽然人类有限的寿命只是自然选择的结果，但这似乎并不能让人类长远地繁衍下去。目前人类在细胞层面的研究已经取得一些进展：通过调节小鼠身上的某些基因，我们可以控制它们衰老的速度。未来的某一天，我们或许真的能够把永生的代码植入人类的细胞。
　　未来到底会是什么样子？如果说人类真的从历史当中学到了某种教训，那我们就一定会明白，即便可以做出较为合理的推测，真正的未来也会和设想中的大为不同。就像＂克拉克三大定律＂第三条所指出的那样，任何非常先进的技术，初看都与魔法无异。飞机对于我们来说已是平常事物，不过对于生活在遥远年代的祖先来说却是一个难以理解的存在。原本奇妙无比的飞行如今成为人类日常出行的交通工具。
　　（克拉克三大定律：（1）如果一个年高德劭的杰出科学家说某件事情是可能的，那他几乎就是正确的；但如果他说某件事情是不可能的，那他很可能是错误的；（2）突破可能性界限的唯一方法，就是跨越这个界限，从可能跑到不可能中去；（3）任何非常先进的技术，初看都与魔法无异。）
　　结束语：
　　经历了数十亿年的漫长进化之后，我们终于准备好离开地球，亲眼看一看更为广阔的宇宙。如果我们接受这一挑战，那么毫无疑问，这将成为人类历史上做过的最为重要的决定之一。
　　我们的祖先选择了勇往直前，并因此繁盛发展。 如今我们面临的挑战跟以前一样艰巨，所带来的意义也和以前同等重要。突破边界是拓展人类视野的最佳途径，也是让人类在共同目的面前团结起来的最佳口号。我们会不会对这种口号置若罔闻，并放弃对宇宙的探索？我不这么认为。毕竟，人类从不缺少敢于冒险的勇士。